(57)【要約】【課題】浮体の傾斜角を海面の勾配以上に大きくすると共に、海面の水位変動を浮体の傾斜運動に効率良く変換する。【解決手段】緊張係留索１５ａによりアンカー１６ａに緊張係留され、上下方向の運動を拘束された海中部浮体１２と、ジャイロ式波力発電装置を搭載したフラップ型浮体１３とからなるフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体１１である。フラップ型浮体１３は、海中部浮体１２にピン結合部１４において回転自在にピン結合され、海面の水位変動に対して傾斜運動する。【効果】ジャイロ式波力発電装置の発電効率が高くなる。浮体の傾斜による復原運動も促進されるので、波浪のエネルギーが復原力に変換されることで、波浪に対する消波装置としての効果も高くなる。【選択図】図１
2013189963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
緊張係留され、上下方向の運動を拘束された海中部浮体と、
ジャイロ式波力発電装置を搭載したフラップ型浮体とからなり、
前記フラップ型浮体は、前記海中部浮体に回転自在にピン結合され、海面の水位変動に対して傾斜運動することを特徴とするフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体。
【請求項２】
前記フラップ型浮体は、前記海中部浮体にピン結合される基体部と、先端に向かうほど幅広の形状で前記基体部よりも排水容積を大きくした頂部とからなることを特徴とする請求項１に記載のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体。  
【請求項３】
１つの前記海中部浮体に対し、複数の前記フラップ型浮体をピン結合したことを特徴とする請求項１又は２に記載のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体。
【請求項４】
前記フラップ型浮体を波浪の進行方向と交差する向きに複数配列することにより、浮消波堤としての機能を兼ね備えることを特徴とする請求項３に記載のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体。
【請求項５】
前記海中部浮体の端部に、電力の集積設備又は維持管理作業時の船舶からの乗り移り設備として利用可能な作業場を設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば海上で使用され、消波装置としても利用可能な、ジャイロ式波力発電装置用の浮体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
波力発電は、周囲を海に囲まれた日本では有望な発電方式の一つである。波力発電の方式には、波浪によるエネルギーを一旦空気等の流れに変換してタービンを回転させるものもあるが、このような流体を用いるタービン式の装置は、効率の良い発電ができる波浪の大きさ等の条件が限られているため、効率を上げるためには装置が大型化して経済的でない。
【０００３】
そこで、近年、流体を用いない方式の装置として、例えば、浮体と、浮体に支持されたジャイロと、このジャイロのジンバル軸に増速手段を介して接続された発電機とを備え、波浪による浮体の揺動によりジャイロのジンバルを回転させて発電機を駆動するジャイロ式の波力発電装置が提案されている。
【０００４】
このジャイロ式の装置では、波浪による浮体の揺動をジャイロのジンバルの回転エネルギーに変換して発電するので、波浪によって浮体が大きく揺動し、水平面に対する浮体の傾斜角ができるだけ大きくなるような構造が求められる。例えば、特許文献１には、円筒状の装置収容体に少なくとも１個の鉛直なジンバル軸を有するジャイロを配設し、この装置収容体を内筒部に挿入・固定したドーナツ状の浮体を海面に浮遊させる構成が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１で提案された浮体は、海面の勾配に追従して浮遊する海面浮遊式の浮体であるため、概略、浮体の傾斜角は海面の勾配以上に大きくならない。そのため、このような海面浮遊式の浮体を用いた場合は、得られる発電量にも限界がある。
【０００６】
また、このような海面浮遊式の浮体は、海面の水位変動を有効に利用できず、特に、波の波長が浮体長よりも長い場合で、且つ、浮体は波に追従し、その波高が小さい場合、浮体の上下方向の揺動と連成する浮体の縦揺れが小さくなり、浮体の重心を中心とした傾斜運動が小さくなる。
【０００７】
このように、浮体の傾斜角θが小さくなると、浮体が傾斜したときにこれを元に戻そうとする復元力（Ｗ×ＧＭｓｉｎθ）も小さくなる。つまり、浮体の傾斜運動が小さい場合は、浮体の復原力は有効に作用せず、波浪のエネルギーが復原力に変換されて散逸しないので、入射波はそのまま浮体後方に透過してしまう。そのため、浮体の傾斜運動が小さい場合は、浮体の副次的な効果として期待される波浪の消波効果も必然的に小さくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２０７３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする問題点は、従来のジャイロ式波力発電装置用浮体は、浮体の傾斜角が海面の勾配以上に概略大きくならず、海面の水位変動を浮体の傾斜運動に効率的に変換できないために、波力発電装置の発電量に限界があり、波浪の消波効果も小さかった点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体は、海面の水位変動を浮体の傾斜運動に効率的に変換し、発電効率を高めると共に、消波効果も高めるという目的を達成するために、
緊張係留され、上下方向の運動を拘束された海中部浮体と、
ジャイロ式波力発電装置を搭載したフラップ型浮体とからなり、
前記フラップ型浮体は、前記海中部浮体に回転自在にピン結合され、海面の水位変動に対して傾斜運動することを最も主要な特徴としている。
【００１１】
上記本発明によれば、シンカー等によって緊張係留された海中部浮体は、上下方向の運動が拘束されるので、その海中部浮体にピン結合されているフラップ型浮体も上下方向の運動は拘束される。
【００１２】
よって、フラップ型浮体の運動モードは、海中部浮体とピン結合された位置を中心として回動する回転運動のみとなるから、海面の水位変動がフラップ型浮体の傾斜運動に効率的に変換される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体は、緊張係留され、上下方向の運動を拘束された海中部浮体と、この海中部浮体に回転自在にピン結合され、海面の水位変動に対して傾斜運動するフラップ型浮体とで構成されるので、ジャイロ式波力発電装置が搭載されるフラップ型浮体は、海中部浮体とピン結合された位置を中心に回動する傾斜運動を行う構造となる。
【００１４】
よって、上記本発明の構成によれば、海面の水位変動を浮体の傾斜運動に効率良く変換することができ、フラップ型浮体の傾斜角は海面の勾配以上に大きくなるので、ジャイロ式波力発電装置の発電効率を高めることができる。また、浮体の傾斜による復原運動も促進されるので、波浪のエネルギーが復原力に変換されることで、波浪に対する消波装置としての効果も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体を側面の方向から見た全体構成を示す図である。
【図２】海中部浮体及びフラップ型浮体の拡大図である。
【図３】フラップ型浮体の頂部の形状の一例を示す図で、（ａ）は方形とした場合の図、（ｂ）は円形とした場合の図である。
【図４】１つの海中部浮体に対し、複数のフラップ型浮体をピン結合した本発明のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体を平面の方向から見た図である。
【図５】図４のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体を正面の方向から見た図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図５を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本実施例のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体１１の全体構成を説明する図である。１２は、鉛直方向に張られた緊張係留索１５ａによって海底に置かれたシンカー１６ａに緊張係留された海中部浮体を示している。
【００１８】
海中部浮体１２は、緊張係留索１５ａ及びシンカー１６ａによって鉛直方向に緊張係留されると共に、海中部浮体１２自体の浮力を利用して上下方向の運動が拘束されている。また、左右の係留索１５ｂは、左右のシンカー１６ｂと夫々係留されており、主に海中部浮体１２の水平方向の運動を拘束するものである。なお、Ｘは海面を、Ｙは海底を示している。
【００１９】
１３は、ジャイロ式波力発電装置を搭載したフラップ型浮体を示している。フラップ型浮体１３は、ピン結合部１４の矢印Ａで示した双方向に回転自在となるように、海中部浮体１２に対してピンによって結合されており、海面の水位変動に対して傾斜運動することができる。
【００２０】
本実施例では、海中部浮体１２及びフラップ型浮体１３の材質は鋼材を用いており、中空構造とすることで必要な浮力を得ている。
【００２１】
図２は、海中部浮体１２及びフラップ型浮体１２の拡大図である。図２に示すように、フラップ型浮体１３は、緊張係留索１５ａによって上下方向の運動が拘束されると共に、係留索１５ｂによって主に左右方向の運動も拘束された海中部浮体１２に対し、ピン結合部１４の位置で、波浪の進行方向（矢印Ｂで示した方向）及びこれと逆向きの方向に回転自在となるようにピン結合されている。
【００２２】
ここで、緊張係留索１５ａによって緊張係留された海中部浮体１２は上下方向の運動が拘束されているので、海中部浮体１２のピン結合部１４にピン結合されているフラップ型浮体１３の上下運動も拘束されることになる。
【００２３】
よって、上記本発明の構成によれば、フラップ型浮体１３は、波浪による海面の水位変動や海面の傾斜に対して傾斜運動のみを行うので、波浪のエネルギーをフラップ型浮体１３の傾斜運動に効率よく変換することができる。
【００２４】
また、図２に示すように、波浪の進行方向とフラップ型浮体１３の回動方向を一致させることで、波浪の左右方向の運動エネルギーも、フラップ型浮体１３の傾斜運動に有効に利用できる。
【００２５】
よって、本発明のフラップ型ジャイロ式波力発電用浮体１１は、波浪のエネルギーを効率良くフラップ型浮体１３の傾斜運動に変換できるので、例えば海面浮体式の従来の浮体と比較すると、フラップ型浮体１３に搭載したジャイロ式波力発電装置の発電効率が向上する。
【００２６】
また、本実施例のフラップ型浮体１３は、海中部浮体１２にピン結合される基体部１３ａと、先端に向かうほど幅広の形状で、基体部１３ａよりも排水容積を大きくした頂部１３ｂからなる。よって、フラップ型浮体１３は、項部１３ｂが先端に向かうほど浮力の高い構造となっているため、海面の水位変動に追従しやすい。なお、図２では、紙面に向かって左側に傾斜したフラップ型浮体１３のみを想像線で図示しているが、フラップ型浮体１３は、紙面に向かって右側にも同様に傾斜する。
【００２７】
図３は、フラップ型浮体１３の頂部１３ｂの形状を示す図で、（ａ）は角柱状、（ｂ）は円柱状とした場合の例である。１７はジャイロ式波力発電装置であり、特に、波浪による揺動によって回転するシンバル、シンバルの回転中心となるジンバル軸、シンバル軸を軸支するためのジンバル軸受台、ホイール支持軸を中心に回転するフライホイールなどの主要な駆動部は、ピン結合部１４からの距離が遠く傾斜運動のモーメントがより大きい頂部１３ｂの内部に配置させている。なお、これらは一例であって、本発明ではフラップ型浮体１３の形状や内部構造は特に限定されない。
【００２８】
図４は、１つの海中部浮体５２に対して、複数のフラップ型浮体５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅを、回動自在にピン結合した本発明のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体５１を平面の方向から見た図である。
【００２９】
図４に示すように、海中部浮体５２に複数のフラップ型浮体５３ａ〜５３ｅを連続配置することで、フラップ型浮体５３ａ〜５３ｅに夫々搭載されたジャイロ式波力発電装置を密に配置し、波力発電プラントを構成することができる。この場合、各発電装置で得られた電力は、海底ケーブルを介して陸上に伝達させるまでの途中の箇所に中間ブイを設けて集積しても良いし、フラップ型浮体５３ａ〜５３ｅから直接ケーブルを介して陸上に伝達し、陸上で集積しても良い。なお、図４中の矢印Ｃは、波浪の進行方向を示している。
【００３０】
図５は、図４のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体５１を正面の方向から見た図である。フラップ型浮体５３ａ〜５３ｅは、海中部浮体５２とピン結合部５４によって夫々ピン結合されているため、緊張係留索５５ａ、係留索５５ｂ、アンカー５６ａ及び５６ｂは、フラップ型浮体１３の数に応じて設ける必要はない。
【００３１】
つまり、緊張係留索５５ａや係留索５５ｂは、海中部浮体５２のみを係留すれば良いため、本実施例のような構成を採用することで、係留索に要する費用を低減することができる。
【００３２】
また、本発明のフラップ型浮体５３ａ〜５３ｅは、波浪に対する消波効果が高いので、図４及び図５に示すように、フラップ型浮体５３ａ〜５３ｅを波浪の進行方向と交差する向きに複数配列することにより、浮消波堤としての機能も兼ね備えることができる。
【００３３】
また、海中部浮体５２は、１つに限らず複数並設しても良い。その場合、波浪の進行方向に対してフラップ型浮体５３ａ〜５３ｅの頂部が重複しないように海中部浮体５２を配置する方が、フラップ型浮体５３ａ〜５３ｅが相互に干渉しないので、消波効率が良い。
【００３４】
なお、海中部浮体５２の端部には、電力の集積設備又は維持管理作業時の船舶からの乗り移り設備として利用可能な作業場５８を設けても良い。
【００３５】
以上説明したように、本発明のフラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体は、海面の水位変動を浮体の傾斜運動に効率良く変換することができ、フラップ型浮体の傾斜角は海面の勾配以上に大きくなるので、ジャイロ式波力発電装置の発電効率が高くなる。また、浮体の傾斜による復原運動も促進されるので、波浪に対する消波装置としての効果も高くなる。
【００３６】
本発明は、前記の実施例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００３７】
例えば、図１の実施例では、海中部浮体１２を緊張係留索１５ａ及び係留索１５ｂによって係留する場合の例を開示したが、水深が浅い場合は係留ドルフィンを用いても良い。
【００３８】
また、図１の実施例では、鋼製の海中部浮体１２及びフラップ型浮体１３を用いる例を開示したが、浮体の材質はこれに限らない。例えば、耐候性に優れた樹脂や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などを用いても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１１  フラップ型ジャイロ式波力発電装置用浮体
１２  海中部浮体
１３  フラップ型浮体
１３ａ  基体部
１３ｂ  頂部
１４  ピン結合部
１５ａ  緊張係留索
１５ｂ  係留索
１６ａ  シンカー
１６ｂ  シンカー
１７  ジャイロ式波力発電装置
５８  作業場
【図１】
2013189963.tif 000003
【図２】
2013189963.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013189963.tif 000006
【図５】
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